一种用于卫星导航的超低噪声放大器

发布时间：2021-11-21 19:00

　　采用增强型GaAs赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺,设计了一款具有超低噪声系数、低功耗的放大器芯片。采用电流复用型共源结构,源极加入负反馈电感,输入级采用低损耗的片外匹配结构,降低了噪声系数,提高了增益。采用有源偏置电路,提高了芯片电流一致性。设计过程中对封装管壳、键合丝等建模仿真,增益、噪声等测试结果与仿真结果基本一致。该芯片采用4.0 mm×4.0 mm×0.8 mm扁平无引线封装,芯片直流功耗仅为36 mW,在卫星导航工作频段内增益大于30 dB,噪声系数小于0.55 dB。该芯片具有噪声性能好、功耗低、增益高等优点,可以用于各类GPS和卫星导航终端。 

【文章来源】：半导体技术. 2020,45(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

LNA电路结构示意图

有源放大电路结构如图2所示,选取足够大的L1,在工作频段内,将E1漏极与E2源极的射频信号隔开,使E1的输出信号通过C1耦合到E2的栅极,E2的源极通过Cs2射频接地。因此该结构可以简化为两级放大电路:输入级和输出级。输入级和输出级复用一路电流,在工作频段,两级放大电路的有源器件等效电路均为共源放大级。输入级电路采用源极电感负反馈结构,放大管是E1,在E1源端引入片上负反馈电感。输入级等效电路如图3所示,图中Lg为输入寄生电感,Cgs为栅源寄生电容,Vgs为栅源偏压,gm为有源器件跨导。对等效电路图进行分析,可以得到输入阻抗(Zin)为[10]

式中s为复频率。由式(1)可以看出,Ls在电路匹配中起到了非常重要的作用,通过调节Ls的值,可为输入级提供具有正实部的阻抗,减少输入端口的回波损耗。输出级电路采用了共源级负反馈结构,该电路中,E2源极通过Cs2射频接地,Cs2采用片上电容实现,受限于片上电容面积,Cs2为有限的电容值,电路的低频稳定性较差,因此需要采取在漏栅之间增加电阻反馈和在栅极串联电阻等手段提高输出放大级的稳定因子,最终提高两级级联电路的稳定性,实现高增益的LNA设计。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3510062